Anticiper le changement climatique avec la FPC

Effet du changement climatique : chêne pédonculé sec, chêne sessile vivant

 

 

Quand il faut sécuriser les investissements et les revenus dans le contexte du changement climatique FORESTYS évalue le stress des essences avec la fréquence pédoclimatique.

La fréquence pédoclimatique permet d’anticiper les conséquences du changement climatique station par station en forêt car elle met en évidence :

  • les situations qui deviendront a priori stressantes pour une essence, car elles sont rarement rencontrées aujourd’hui en France sur ce type de station,
  • les situations envisageables pour une prise de risque, car cette essence est aujourd’hui fréquemment rencontrée sur des stations correspondant au contexte pédoclimatique attendu.

À l’échelle d’une station ces résultats complètent et dépassent les préconisations des guides des stations et des guides de choix des essences, basées sur l’expérience locale passée.

Photographie : Chêne pédonculé sec à côté d’un chêne sessile vivant à Tronçais. (C) INRA

 

 

Qu’est-ce que la fréquence pédoclimatique d’une essence ?

En France la meilleure base de données d’observations forestières est tenue et mise à jour par l’Inventaire Forestier National (IFN). Elle a l’avantage d’être systématique sur le territoire, de contenir de nombreuses observations collectées selon un protocole fixe. FORESTYS valorise cette base de données.

La fréquence pédoclimatique est la fréquence à laquelle les essences sont observées sur 42 000 placettes de l’IFN en fonction des conditions de sol et de climat. Cet indicateur rapporte localement des observations relatives à la France entière.

Cette approche statistique a été développée pour 32 essences forestières françaises au sein du laboratoire SILVA, partenaire de FORESTYS. (Journal of Vegetation Science, 2016, 27 (2), pp.387-399). Le laboratoire SILVA est une unité mixte de recherche réunissant AgroParisTech, l’INRA et l’Université de Lorraine.

 

Pour le climat actuel les cartes de FPC sont similaires aux cartes de distribution, comme on le constate sur l’exemple du chêne pédonculé en France pour la période actuelle.

La FPC outil pour anticiper le changement climatique en forêt

Fréquence pédoclimatique du chêne pédonculé
Climat du début du XXIe siècle
Volume sur pied de chêne pédonculé
(IGN 2009-2013)

 

Cartes de FPC pour le climat futur

L’évolution du climat attendue jusqu’au milieu du XXIe siècle en France fait consensus entre les experts, à quelques nuances près. Les scénarios énergétiques ont très peu d’incidence sur les prévisions à cet horizon temporel. Des anomalies climatiques publiées par le GIEC permettent d’estimer le climat local au milieu du siècle.

Sur un sol donné, la fréquence pédoclimatique d’une essence pour le climat local prévu est un indicateur du niveau de stress qui attend cette essence. Les cartes montrent la régression de l’aire actuellement favorable au sapin pectiné.

Anticiper le changement climatique en foret pour le sapin : FPC dans les Vosges

Fréquences pédoclimatiques actuelle et future du sapin pectiné dans le sud des Vosges d’après C. Piedallu (2012)

Pour en savoir plus sur la fréquence pédoclimatique

 

 

Mise en œuvre de la FPC pour le choix des essences

Pour guider un investissement en plantation ou en régénération on utilise conjointement les valeurs actuelles et futures de fréquence pédoclimatique. Le résultat est une hiérarchisation des essences selon le stress climatique attendu pour chacune, en chaque point.

Processus

  1. Définition de l’enjeu : nouveau cycle, régénération, remplacement des essences objectifs, …
  2. Prise en compte du climat et de son évolution dans une approche par station :
    la cartographie du sol et l’évaluation des fréquences pédoclimatiques des essences débouche sur la carte des stations pédoclimatiques.
  3. Hiérarchisation de 32 essences forestières sur chaque station pédoclimatique :
    les fréquences pédoclimatiques actuelles et futures des essences sont représentées sur un “stressogramme” dans chaque station pédoclimatique. Il permet de présélectionner des essences d’intérêt dans chacune.
  4. La sélection définitive des essences et des types de sylviculture tient compte du contexte local (synergies entre essences, pression du gibier et des ravageurs,…) et global (évolution des cours du bois et des forêts, de la réglementation, ….).
  5. Le zonage définitif du projet s’appuie sur les cartes de fréquence pédoclimatique des essences retenues. Il intègre aussi les facteurs du site comme la structure et la qualité des peuplements actuels, l’évolution prévue des accès et des drainages, …

Les étapes 1, 3 et 4 suffisent pour prendre des décisions sur une station homogène.
Les étapes 2 et 5 s’y ajoutent dans le cas d’une forêt complexe (différences d’altitudes, d’exposition, variation des sols).

 

 

Mise en œuvre de la FPC pour la gestion des peuplements dépérissants

Pour arbitrer les prélèvements dans des peuplements exposés au dépérissement c’est l’évolution de la fréquence pédoclimatique qui est significative pour chaque essence.

Processus

  1. Caractérisation du problème (essences à enjeu, gravité) à partir d’observations de terrain.
  2. Les cartes d’évolution de la fréquence pédoclimatique des essences à enjeu donnent une vision quantitative du stress climatique, tenant compte des conditions de sol et de climat locales.
  3. Les volumes de bois à risque élevé de dépérissement avant le prochain prélèvement sont évalués au regard du programme d’éclaircies et de coupes. A ce stade le gestionnaire peut intégrer sa connaissance des particularités du site. Il peut aussi évaluer le risque économique par zone.
  4. Les programmes de prélèvement et de travaux sont révisés au regard des risques identifiés.

 

 

 

Pour en savoir plus sur la fréquence pédoclimatique

Méthode

La distribution observée des essences forestières autochtones décrit largement leur capacité d’adaptation aux sols et aux climats.
La méthode analyse conjointement :

  • 42 000 placettes observées par l’IFN sur lesquelles on connait la liste des essences présentes et des caractéristiques du sol bioindiquées par la flore. Prises dans leur ensemble elles couvrent une grande variété de situations pédoclimatiques.
  • le climat actuel sur ces placettes, connu par les observations de Météo France, qui permettent de construire des moyennes mensuelles en tout point du territoire.

La fréquence à laquelle les essences sont observées sur les placettes de l’IFN en fonction des conditions de sol et de climat (la fréquence pédoclimatique) synthétise les observations de cette essence sur la France entière.
Lorsqu’on connait la pédologie et le climat d’un point quelconque on peut lui associer la fréquence des essences relative à ce sol et à ce climat.

Pour évaluer la fréquence pédoclimatique en un site particulier les données suivantes sont utilisées par FORESTYS :

  • RUM (réserve utile en eau maximale) selon le protocole APT-ONF-INRA-CNPF.
  • Relevé de la flore spontanée établi en vue de la bioindication des caractéristiques du sol.
  • Observations de Météo France pour la période 1986-2010 : température, précipitation, rayonnement. Elles sont mensualisées et finement spatialisées, en tenant compte de la topographie et de la nébulosité.
  • Climat au milieu du XXIe siècle : résultats du modèle CNRM-CM5 (Météo France – CNRS) appliqué au scénario d’émissions RPG8.5.

Les fréquences pédoclimatiques sont évaluées pour le climat actuel et pour le climat du milieu du XXIe siècle.

La fréquence pédoclimatique pour le climat futur ne repose sur aucune hypothèse ni modèle décrivant l’évolution des arbres. Elle s’appuie uniquement sur des observations forestières actuelles et sur les projections climatiques au milieu du siècle, qui font largement consensus.

 

Limitations

Cette méthode ne s’applique pas en bordure de la Méditerranée ni dans le bassin Aquitain car les températures qui y sont attendues ne sont pas suffisamment représentées actuellement en France.

Elle ne s’applique pas non plus aux espèces majoritairement plantées (douglas, pin maritime, chêne rouge, …), peu représentées, ou présentes en France en limite de leur distribution naturelle (mélèze, chêne liège, …).

Au-delà du milieu du XXIe siècle les projections climatiques diffèrent sensiblement selon les scénarios d’émission et les modèles de calcul. Une fréquence pédoclimatique à la fin du XXIe siècle est donc difficilement utilisable pour éclairer des décisions forestières.

 

Listes des 32 essences disponibles pour évaluer la fréquence pédoclimatique
Abies alba III Carpinus betulus III Prunus avium III Salix cinerea
Acer campestre Castanea sativa Quercus ilex Sorbus aria
Acer monspessulanum Fagus sylvatica Quercus petraea Sorbus aucuparia
Acer opalus Fraxinus angustifolia Quercus pubescens Sorbus torminalis
Acer platanoides Fraxinus excelsior Quercus robur Tilia cordata
Acer pseudoplatanus Picea abies Robinia pseudoacacia Tilia platyphyllos
Betula pendula Pinus halepensis Salix alba Ulmus glabra
Betula pubescens Pinus sylvestris Salix caprea Ulmus minor

 

Références

. Soil aeration, water deficit, nitrogen availability, acidity and temperature all contribute to shaping tree species distribution in temperate forests. Piedallu, Christian & Gégout, Jean-Claude & Lebourgeois, François & Seynave, Ingrid. (2016). Journal of Vegetation Science, Wiley, 2016, 27 (2), pp.387-399.
. EcoPlant: A forest site database linking floristic data with soil and climate variables. Jean-Claude Gégout, Christophe Coudun, Gilles Bailly, and Bernard Jabiol. 2005. Journal of Vegetation Science 16(2):257-260. 2005
. Estimer le réservoir en eau des sols : Quelles fonctions de pédotransfert le forestier doit-il utiliser ? Christian Piedallu, Noémie Pousse, Ary Bruand, Lucie Dietz et Julien Fiquepron. 2018. Forêt-entreprise – N° 242 – pp 28-32
. Multiscale computation of solar radiation for predictive vegetation modelling. PIEDALLU C., GÉGOUT J.C. – Annals of Forest Science, vol. 64, n° 8, 2007, pp. 899-909.